Lebermoose sind für die Befruchtung auf Wasser angewiesen, ihre Sporen verbreiten sich jedoch unter trockeneren Bedingungen wirksamer. Eine Studie zu Marchantia polymorpha legt nahe, dass sich ihre weiblichen Fortpflanzungsstrukturen durch aufeinanderfolgende Veränderungen entwickelten, die diesen gegensätzlichen Anforderungen Rechnung trugen.
Die in Nature Plants veröffentlichte und von Xu Bo vom Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitete Forschungsarbeit identifizierte ein zuvor unbekanntes System, das Wasser entgegen der Schwerkraft nach oben befördert. Spezialisierte Oberflächenstrukturen am weiblichen Fortpflanzungsstiel und am Rezeptakel wirken zusammen, um Wasser zu den höher gelegenen Fortpflanzungsorganen zu leiten und so die Befruchtung zu unterstützen. Ihre koordinierte Entwicklung wird durch MpLAS reguliert, einen Transkriptionsfaktor aus der GRAS-Familie.
Das Team stellte außerdem fest, dass ein weiteres Protein aus der GRAS-Familie, MpGRAS10, zur Ausbildung des Fortpflanzungsstiels beiträgt. Es fördert die Expression der Gene MpKAOL1 und MpKAOL2 für die Gibberellin-Biosynthese und unterstützt damit die Entwicklung erhöhter Strukturen, die die Sporenverbreitung begünstigen können.
Vergleichende Evolutionsanalysen weisen darauf hin, dass der Stiel vor den spezialisierten Oberflächenstrukturen entstand, die am Wassertransport beteiligt sind. Die Ergebnisse stützen eine schrittweise Erklärung: Eine frühe Veränderung begünstigte die Sporenverbreitung, während spätere Anpassungen dazu beitrugen, die dadurch entstandene Herausforderung zu bewältigen, Wasser für die Befruchtung bereitzustellen.
Die Forschenden erklären, die Arbeit zeige, wie gegensätzliche funktionale Anforderungen die schrittweise Evolution komplexer Strukturen prägen können. Sie legen außerdem nahe, dass die Erkenntnisse zum Wassertransport die Forschung an passiven, gerichteten Flüssigkeitstransportsystemen in der bioinspirierten Technik unterstützen könnten.
Die Studie von Xiaotong Qi und Kollegen trägt den Titel „Directional water transport system resolves fertilization–dispersal conflicts in Marchantia“ und wurde 2026 in Nature Plants veröffentlicht.
Quellen: Phys.org.